一、前言

　　自从上个世纪七十年代出现世界能源危机以来，世界各国纷纷采取相应的对策，积极开发新能源，千方百计节约现有能源，节能与低碳已成为当今国际社会热点和普遍关注的重大问题。为了节约电能，保护环境，改善照明质量，实施绿色照明，推动LED照明产业发展，我国政府实施了一系列措施，如：科技部等六部委联合成立了国家半导体照明工程协调领导小组，2003年10月紧急启动了“半导体照明工程”公关项目，863计划LED项目，十城万盏灯计划等等。这些措施有力地推动了我国LED照明产业的发展和照明节能。国家2003年启动半导体工程，2003～2005年投入1.4亿，2005～2010年863计划投入3.5亿，科技部规划的“十城万盏”半导体照明试点工程，2010年装灯量达50万盏。

　　据统计，到2009年底，我国共有LED生产企业3500余家，其中，上游的外延及芯片生产商有27家左右，中游封装企业约1100余家，下游应用产品生产企业约2400余家，发展异常迅速，成为业界关注的焦点，出现了不同的声音，是很正常的，是对LED产业的关心和爱护，这也是任何新生事物发展的自然规律。

　　照明节能主要由三个方面组成节能系统：一是设计，合理布灯，选择高效光源、高效灯具、采用灵活的控制系统；二是产品制造，提高光源的光效，提高灯具光的输出效率，提高控制系统的灵活性和可靠性；三是管理，实施科学化、人性化管理，三者缺一不可。LED光源目前作为光效发展最快的新光源，是继白炽灯、气体放电灯之后的新兴的固态照明光源（SSL），也常被称作第三代照明光源。由于其体积小、功效高、色彩丰富、对外热辐射小、灯具制作外形变化容易、控制方便等诸多优点，在目前的照明工程中开始得到广泛应用，特别是室外的夜景景观照明，起到其他光源不可替代的作用。

　　二、LED光源

　　1、LED发光二极管

　　发光二极管（LED）由半导体材料的P层和N层结合，通过电子与空穴复合产生自发辐射光。白光理论光效300lm/w以上，理论寿命10万小时以上，其产业远为进入成熟期，有很大的创新和发展空间。

　　有机发光二极管（OLED）是利用有机半导体材料的特性，在电场的驱动下，使电子和空穴在发光层上复合形成激子，它由激发态回落到基态的同时，能量以光波的形式释放。不同的发光材料产生不同波长的光。根据有机发光材料的不同，可分为小分子OLED和高分子OLED。将红、绿、蓝光材料或磷光材料混合放入一个RGB装置中可产生白光。OLED是表面发光的照明器件，很薄，很轻，柔性，透明，可以卷起来，在照明应用上前景将更为广阔。

　　世界第一只LED发光二极管是1962年由美国通用电气公司的Holonyak博士发明的。1997年生产出1W白色LED，到目前制约大功率LED发展的主要原因是散热封装等问题。LED内芯为半导体PN结，采用环氧树脂等材料封装内芯。PN结流过正向电流，发出的是单色光，白光LED是由红、绿、蓝LED组合在一起得到白光。也可以用荧光材料与能发紫外辐射的LED结合产生白光。LED光源一般不含紫外线和红外线。

　　LED光源的光效发展基本过程见表1。

表1 1W－LED光效值（白光光效（lm/w）（350mA）

　　2、相关标准

　　全球产品安全检测和认证领域的UL公司，2009年11月30日发布针对LED照明产品的安全标准ANSI/UL8750，IEC/PAS62612：2009标准，2009年6月10日发布，主要对自镇流LED灯的标记、尺寸、功率、光通量、相关色温及显色指数、寿命、测试方法等进行规定。我国近两年陆续发布了针对LED及照明产品的十个标准，其中有：GB24819－2009普通照明用LED模块安全要求；GB/T24823－2009普通照明用LED模块性能要求；GB/T24824－2009普通照明用LED模块测试方法；GB/T24826－2009普通照明用LED和LED模块术语和定义等。为LED的有序、健康发展起到了规范和指导作用。LED灯具标准仍执行有关灯具的制造和应用标准。

　　3、研发与生产

　　LED产业链：衬底－外延片－芯片－封装－应用。我国2008年LED产值700亿元，2009年LED芯片产值比2008年增长25%，达到23亿元，封装产值204亿元，照明应用600亿元。2009年产值800亿元， 2010年产值超过1000亿元，增长非常迅速。截止2009年中国封装产量全球第一，占全球70%。国内封装龙头企业有：九洲光电、鸿利光电、佛山国星、瑞丰光电、雷曼光电等大型企业的产量占国内主导地位，而芯片研发、生产的核心技术还远落后于国外一些发达国家。制约大功率LED发展的一个主要问题是温度，

　　1W级以上大功率LED的光电转换效率为15%，剩余85%转换为热能。在1mm～2.5mm的芯片上功率密度，相当300W/mm2以上。2009年中国LED行业产品结构是：应用52%；芯片封装11%；芯片37%。LED行业产品应用也带动了一大批相关产业，特别是灯具和控制电源等产第21卷第5期邴树奎等：LED在照明工程中的应用103业。

　　4、LED发光二极管与其他光源的比较

　　目前低能耗、长寿命、高光效光源种类较多，如三基色荧光灯、紧凑型荧光灯、金属卤化物灯、钠灯、冷阴极管、LED等，满足了室内外照明节能的需要。在众多的高效光源中，LED是发展最快，应用面最广的光源，特别是在室外景观照明和室内艺术照明中应用，而且也逐步在室内功能性照明中开始应用。表2是照明工程中常用的几种光源比较。

　　表2常用光源基本技术参数

　　三、LED灯具

　　由于LED是固体光源，具有体积小，响应快，可以模块组合，直流电源直接驱动的特点，为灯具制造带来极大的方便。可以根据需要制作成各类功能型照明灯具，也可以根据艺术照明的需要制作成艺术品灯具，使灯具的制造随心所欲。

　　在LED灯具下游生产中，主要解决以下几个技术问题：一是散热技术；二是电源驱动和控制技术；三是光学技术；四是灯具制造技术；五是工程应用技术。

　　提高灯具效率也是非常重要的，除常规的方法外，还可以采用高分子反光材料的贴膜工艺，可提高灯具效率约10%左右。

　　LED光源很早就在建筑工程中应用，早期应用的有配电箱、柜等设备上的LED信号灯，地脚灯，应急出口灯，仪表显示器等，发展到今天，工程上应用的灯具品种已比较全面。由于LED光源固有的特点，所制作的灯具最适合应用在频繁震动的场合，移动照明设备，防爆照明设备，医疗照明设备，应急照明灯具、夜景照明等。

　　在室内外功能性照明方面，由于目前LED灯具的光效、性价比还不理想，应用上受到一定的限制，从LED光源的发展趋势上看，这只是个时间的问题。

　　四、LED在照明工程中的应用

　　1、LED照明应用的广泛性

　　照明工程是一项系统工程，涵盖了基础科学研究、工程应用技术、环境照明艺术、人文历史、经济、文化、管理等多种学科。

　　LED照明光源的应用是人们有目共睹的，从家电产品、交通运输、显示设备到工程技术应用，无处不有，无处不在。2008年奥运会的鸟巢、水立方的景观照明，场地灯光表演，都采用了LED照明光源。2010年上海世博园使用10.3亿颗LED做照明，仅世博公园内就采用了1700套LED照明灯具。世博园英国馆的“种子圣殿”采用了60686根长7.5米LED亚克力触须，德国馆由40万颗LED组成磁力金属球互动装置，夜景照明70%以上采用LED技术，目前是世界最大的LED应用示范区。

表3国内LED应用比例分布

　　2、功能性照明

　　功能性照明主要是指对被照场所对照明参数有相对标准要求的照明，如照度、亮度、显色指数、色温、眩光等主要参数的要求，像体育场地、商场、医院、学校、办公、道路等场所的照明。

　　（1）室外照明

　　LED室外功能性照明中的道路照明，目前还处于实验性应用阶段。美国能源部2008年9月对明尼阿波利斯大桥路灯测试结果。20盏的250W高压钠灯路灯，运行时间4380小时，年耗电26465kWh，（16盏244W+4盏289W）LED路灯运行时间4380小时，年耗电22165kWh，节电13%。美国成本回报期至少要13年，因为美国的电价是中国的一半，人工费、产品费高于中国，由于中国的产品、人工费便宜，中国成本回报期需要3～5年。2009年美国克林顿基金会在洛山矶示范推广1.5万盏LED路灯，目标5年替换14万盏路灯，节电40%。

　　2010年深圳灯光环境管理中心实验的结果是，27盏LED路灯的平均照度值稍好于100W高压钠灯，与飞利浦CosmoPlis，150W高压钠灯还有较大差距。LED平均值在12m×33m区域接近150W高压钠灯，超过100W高压钠灯17.6%；在9m×33m区域超过150W高压钠灯10.2%，超过100W高压钠灯32.2%。路面越窄，利用系数越高。逐渐逼近400W高压钠灯，主干道应用已具备条件。光衰：LED路灯最小5.9～8.0%，平均1.9～14.1%；高压钠灯路灯最小8.7～16.1%。配光：在12m×33m区域比飞利浦CosmoPlis，150W高压钠灯差，照度的均匀度没有达到0.35。在9m×33m区域超过150W高压钠灯，照度的均匀度达到0.4。

　　近两年LED路灯应用的比较多，发展也比较快，可以说有喜有忧，喜的是一批好的产品得到了实验性应用，为今后大范围应用积累宝贵的经验。但也有一些产品性能和参数满足不了道路照明的要求，对LED路灯今后的推广应用带来不利的影响。

　　本人认为，LED路灯目前在机动车道路少量实验性应用是可行的，在实践中总结积累经验，但一定要选择好的产品，满足道路照明标准的相关要求。LED路灯在小区道路和步行道上应用应该大力推广，在节能等方面优于其他光源，显色性上优于高压钠灯，有利于行人识别物体。

　　LED路灯的光源和电源应采用模块式组装，便于今后的维护和更换。LED路灯造型见图1，实验应用见图2和图3。

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